萬載縣分散式風電項目地質災害危險性評估

言鵬

（江西省地質局物化探大隊 江西南昌 330000）

1 概述

江西省缺煤、少水（能），且開發(fā)殆盡；無油、乏氣，屬一次能源極度匱乏省份。風電是清潔、可再生能源，風電場建設符合國家關于能源建設的發(fā)展方向，符合國家可持續(xù)戰(zhàn)略發(fā)展的需要，是國家大力支持的產(chǎn)業(yè)。

2 地質災害評估目的和任務

2.1 評估目的

對風電項目進行地質災害危險性評估，對擬建場地建設適宜性做出評價，為防止或減輕地質災害對擬建工程項目的危害，為避免或減輕工程項目建設誘發(fā)或加劇地質災害提供地質學依據(jù)。

2.2 評估任務

（1）查明擬建區(qū)及附近范圍內(nèi)地質環(huán)境條件與不良地質現(xiàn)象。

（2）評價擬建工程本身可能遭受地質災害的危險性和工程項目建設可能誘發(fā)或加劇地質災害的可能性及場地建設的適宜性。

（3）根據(jù)工程項目建設用地可能發(fā)生地質災害的因素和條件，提出擬采取的防治措施［1］。

2.3 評估級別

風電項目屬重要建設項目，能帶動周邊經(jīng)濟發(fā)展，提高當?shù)乩习傩盏纳钏?。擬建區(qū)位于宜春市萬載縣赤興鄉(xiāng)、白水鄉(xiāng)，風機位高程為650～1000m，地形切割深度200～300m，原始地形坡度20°～40°，局部超過45°，山腳與山腰植被茂密，山脊上植被覆蓋率較低，主要為低矮的灌木。

擬建場地及其附近巖漿巖活動強烈，未發(fā)現(xiàn)有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地質災害。評估區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育，據(jù)訪問當?shù)卮迕?，當?shù)囟嘤兴靼l(fā)生，地質構造穩(wěn)定，工程建設較易引發(fā)地質災害的產(chǎn)生。建設工程綜合確定評估等級為地質災害危險性評估一級。

3 區(qū)域自然地理與地質環(huán)境

3.1 氣象、水文

3.1.1 氣象

萬載縣屬亞熱帶濕潤氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，日照充足。全縣年平均氣溫在14.7～17.4℃之間，總的趨勢是平原河谷高于低山丘陵，氣溫分布自東南向西北逐漸遞減。全縣以1月平均氣溫最低、7月最高，4月和10月接近年平均值，縣城極端最高氣溫為39.5℃（1967年8月27日），極端最低氣溫為-11.6℃（1977年1月30日）。

根據(jù)近50年（1952～2002年）降雨量資料統(tǒng)計，全縣年平均降雨量為1700.1mm，年均大暴雨日數(shù)0.4～0.6、暴雨日數(shù)為4～6d，年均最大24h 暴雨量100～120mm。各地雨量分布不均，山區(qū)多于平原（評估區(qū)年降水量見圖1），總體上呈現(xiàn)北多南少的趨勢。降雨量的季節(jié)差異大，4～6月最多，占全年的43%左右；而11月至翌年1月降水最少，僅占12%；其他月份占45%。此外，年際變化也較大，最多達2333.3mm（2002年），最少僅1142.5mm（1963年）。

圖1 評估區(qū)年降水量圖

3.1.2 水文

評估區(qū)無大的河流，零星分布有溪溝，具有河床切割深、坡降大、河面窄小、徑流量變化大的特征。

3.2 地形地貌

擬建風電場風機位及進場道路區(qū)域主要為構造剝蝕低山地貌，場地地形起伏較大，風電場海拔高程介于650～1000m 之間，相對高差在200～300m，山脊比較連續(xù)，植被稀少低矮，植被為草甸或低矮灌木；溝谷發(fā)育，多呈“U”字型，山坡多呈直線坡和凸形坡，自然坡度一般15°～35°，局部達40°～50°，植被發(fā)育。升壓站地貌為構造剝蝕低山地貌，地形起伏較小，相對高差10～30m。評估區(qū)域地貌如圖2所示。

圖2 地貌略圖

3.3 地層、巖漿巖

評估區(qū)內(nèi)地層主要有震旦系雙橋山群（Ptsh）混合巖帶、晉寧晚期花崗巖（γδ22），地層及構造情況如圖3所示。

圖3 評估區(qū)地層及構造綱要圖

3.3.1 震旦系雙橋山群混合巖帶(Ptsh)

其位于評估區(qū)中部，巖性主要為片麻巖、云英片巖和粉砂質板巖，具變晶、似斑狀等結構，塊狀構造，產(chǎn)狀45°∠75°。

3.3.2 晉寧晚期花崗巖（γδ22）

其巖性為細至中細?；旌匣◢弾r，細至中細粒花崗結構，塊狀構造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，強風化至中等風化，主要礦物為石英、長石等，錘擊清脆，巖芯鉆方可鉆進，巖石堅硬程度等級為較軟巖，巖體完整程度較完整，巖體基本質量等級分類為Ⅳ類。

4 地質災害危險性評估現(xiàn)狀

4.1 滑坡、崩塌

工程項目評估區(qū)位于萬載縣赤興鄉(xiāng)、白水鄉(xiāng)，高程為650～1000m，地形切割深度200～300m，自然坡度一般15°～35°，局部達40°～50°，山腳與山腰植被茂密，山脊上植被覆蓋率較低，主要為低矮灌木及小喬木。擬建場地及其附近巖漿巖活動強烈，評估區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育，據(jù)訪問當?shù)卮迕?，當?shù)囟嘤兴靼l(fā)生［2］，評估區(qū)內(nèi)歷史上發(fā)生過4 處滑坡及3 處滑坡隱患點，現(xiàn)分述如下。

4.1.1 WZB119號赤興鄉(xiāng)巖前村上垇組滑坡

位于赤興鄉(xiāng)巖前村上垇組，人工土質，發(fā)生時間為2002年6月，已滑體576m3，小二型，威脅人口12人，威脅財產(chǎn)5萬元，危害等級為一般級，穩(wěn)定性差。

4.1.2 WZB114號赤興鄉(xiāng)花橋村南源組滑坡

位于赤興鄉(xiāng)花橋村南源組，人工土質，發(fā)生時間為1998年6月，已滑體1320 m3，經(jīng)濟損失3萬元，小二型，危害等級為一般級，穩(wěn)定性好。

4.1.3 WZA132號赤興鄉(xiāng)排上村楓樹嶺組滑坡

位于赤興鄉(xiāng)排上村楓樹嶺組，人工土質，發(fā)生時間為2002年6月，已滑體1800m3，經(jīng)濟損失0.1 萬元，小二型，威脅人口5人，威脅財產(chǎn)2萬元，危害等級為一般級，穩(wěn)定性差。

4.1.4 WZB132號赤興鄉(xiāng)排上村楓嶺組楓樹嶺滑坡隱患點

位于赤興鄉(xiāng)排上村楓嶺組，人工土質，小二型，潛在體積1274m3，威脅人口5 人，威脅財產(chǎn)3 萬元，危害等級為一般級，穩(wěn)定性較差。

4.1.5 WZB131號赤興鄉(xiāng)排上村黃坪組煙土坡滑坡隱患點

位于赤興鄉(xiāng)排上村黃坪組，人工巖質，小二型，潛在體積561m3，威脅人口9人，威脅財產(chǎn)2萬元，危害等級為一般級，穩(wěn)定性較差。

4.1.6 WZA131號赤興鄉(xiāng)排上村黃坪組滑坡隱患點

位于赤興鄉(xiāng)排上村黃坪組，人工巖質，小二型，潛在體積36m3，威脅人口7人，威脅財產(chǎn)2.5萬元，危害等級為一般級，穩(wěn)定性較差。

4.1.7 WZB148號白水鄉(xiāng)月形村銅鼓組滑坡

位于白水鄉(xiāng)月形村銅鼓組，人工土質，發(fā)生時間為2000年7月，已滑體40m3，經(jīng)濟損失0.7 萬元，小二型，潛在體積1216m3，威脅人口8 人，威脅財產(chǎn)3 萬元，危害等級為一般級，穩(wěn)定性差。

4.2 自然斜坡穩(wěn)定性

該擬建風電場的主要建（構）筑物為風電機組和箱式變電站基礎，以及新建一座升壓站，風電機組、升壓站及場內(nèi)道路多布置在山脊，須對擬建區(qū)有影響的自然斜坡進行穩(wěn)定性評價。

對擬建區(qū)有影響的自然斜坡，采用地質分析與量化打分相結合的方法進行穩(wěn)定性評估。斜坡具有變形跡象或為地層傾角小于坡角的順向結構，坡腳有人為破壞現(xiàn)象等情況時，視為穩(wěn)定性差；對坡度小于10°的斜坡，視為穩(wěn)定性好。其他斜坡根據(jù)斜坡的坡度、高度、結構類型、裂隙發(fā)育程度及巖體結構類型、軟弱夾層有無、強風化帶厚度等地質環(huán)境條件因子特征，按一定的權重進行量化打分，然后根據(jù)各因子的打分進行累加，得到K1，根據(jù)K1 大小劃分為穩(wěn)定性差、穩(wěn)定性較差及穩(wěn)定性好三級。對升壓站風機構筑物，選取代表性斜坡進行量化評估。綜合評估結果顯示，XP01-XP14 自然斜坡為穩(wěn)定性較差。評估區(qū)為地質災害易發(fā)區(qū)，因地質構造復雜，自然斜坡坡度較大，地層巖性為花崗巖和變質巖，殘坡積和風化層都較厚，自然條件下擬建區(qū)斜坡存在崩滑的威脅。

4.3 泥石流

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，建設工程評估區(qū)處中低山地貌，溝谷發(fā)育，多呈“U”型谷，為泥石流較易發(fā)區(qū)。因松散層厚度不大，松散物來源不多，規(guī)模亦較小，多為暴雨期引發(fā)的水石流。

建設工程評估區(qū)地處中低山，地形起伏較大。本次評估調(diào)查分析對評估區(qū)的1條溝谷（N0.1）進行泥石流易發(fā)性定量評估。N0.1 溝谷位于評估東北部溝谷，溝長約2080m，匯水區(qū)面積0.06km2，溝谷略有彎曲，上游溝底高程605m，下游出口處溝底高程409m，相對高差196.0m；地層巖性為花崗巖，殘坡積層厚5.0m，強風化層3.0m 左右；溝谷兩側植被覆蓋率95%，溝谷內(nèi)散布有松散堆積物，約1.24×104m3，溝谷兩側自然斜坡穩(wěn)定性較差。

4.4 地面塌陷易發(fā)性

4.4.1 巖溶地面塌陷易發(fā)性

建設項目評估區(qū)內(nèi)無碳酸鹽巖地層及其他可溶巖，一般不會引發(fā)巖溶地面塌陷。

4.4.2 采空地面塌陷易發(fā)性

建設項目評估區(qū)內(nèi)無地下采礦采空區(qū)和其他地下洞室工程分布，不具備發(fā)生采空地面塌陷條件［3］。

5 地質災害危險性預測評估

5.1 工程切坡穩(wěn)定性

擬建工程切坡主要是風機、升壓站。風機基礎主要承受風機自重及經(jīng)塔筒傳來的水平力，地基要滿足風機抗壓、抗拔、抗傾斜要求，故對地基的要求較高。場區(qū)巖石風化主要受地質構造控制，基巖全風化層厚度不大，強風化及中風化頂板埋深變化不大，多在1～5m?；诨鶐r埋藏較淺且地基承載力較高，可直接開挖后以中風化巖作為天然地基。

風機基礎要承受塔筒底部傳來的風機重量、彎矩及水平力等荷載，且風機承受的主要荷載——風荷載的不確定性，使得風電機組對地基基礎的要求較高?；A形式初步擬定采用錨栓的圓形擴展基礎。

所有風機基礎為“圓形C40現(xiàn)澆鋼筋混凝土擴展基礎+高強度預應力錨栓”形式。風電機組基礎采用天然地基，持力層為強風化或中風化基巖，基礎埋深-3.5m，基礎內(nèi)切圓半徑初定為10.2m，單個風機基礎混凝土量約675m3，下設100mm厚C10混凝土墊層。本工程擬在每臺風電機組旁就近布置1臺箱式變電站，箱式變電站基礎采用磚混結構，底板采用C20現(xiàn)澆鋼筋混凝土，側壁采用磚混結構、天然地基；箱式變基礎平面尺寸為4.7m×4.6m，高2.1m，基礎下設100mm 厚C10 素混凝土墊層，基礎埋深-1.5m，持力層為粉質黏性土；箱式變基礎與風機基礎之間直埋電纜，長約25m。

位于山脊的風機，在場地整平后，無切坡或切坡較小，一般不存在切坡穩(wěn)定性問題；位于山坡或山腳的擬建風機將產(chǎn)生較大切坡。本風電場的風機8座位于山脊部位，不存在切坡；其余8座風機位于山坡，故共計將產(chǎn)生8段人工切坡［4］。擬切坡具有誘發(fā)滑坡、崩塌的可能，按照《建筑邊坡工程技術規(guī)范》，建議采用1∶1.00～1∶1.25坡率進行切坡，坡面應采取相應的防護措施。

5.2 填方工程地質問題

風電場山脊較寬，山上植被為草甸、灌木、杉木，風電場施工場地平整土石量較小，施工安裝較方便。

本風場為高山風電場，填方工程主要集中在風機基礎及場內(nèi)道路。填方時，應清除表層耕植土層及淤泥質土等不良地質層，選擇工程特性較好的填料，采取分層壓實回填，盡量減小由于填土工程特性、厚度上的差異產(chǎn)生工程場地不均勻沉降的可能性。填方邊坡按規(guī)范放坡，當需要收縮坡腳或加強填方邊坡的穩(wěn)定性時，應設置擋土墻［5］。

5.3 風機基坑穩(wěn)定性評估

風機最大基礎半徑為10.2m，基坑挖深3.5m，基坑開挖存在基坑邊坡穩(wěn)定性問題，位于山坡不對稱處的風機基礎易向較薄弱的一側產(chǎn)生側向位移。建議風機基礎進入中風化巖石，在基坑邊坡上部的全風化或是強風化層中采用錨桿固定，以免產(chǎn)生側向位移；基坑施工采取排水措施，必要時采取支擋措施，以保證基坑邊坡穩(wěn)定。

5.4 棄土場工程地質問題

本次可研階段為預可研階段，共設置若干個棄土場，棄土場總面積為12hm2。由于場區(qū)道路貫穿整個風電場，為減少運輸距離，特將棄土場分散布置，棄土運輸距離盡量控制在1km內(nèi)。應在后續(xù)設計中對棄土場位置進行進一步踏勘選址，對棄土場邊坡進行支護處理，處理方法可采用擋土墻、土工格柵法及錨噴支護等，并做好土地平整、截水、排水、種草綠化工作的工作，避免因暴雨導致的棄土場泥石流災害。

5.5 工程誘發(fā)及遭受泥石流危害的可能性

根據(jù)前述，評估區(qū)屬泥石流易發(fā)區(qū)，因松散物來源較多，引發(fā)泥石流的概率較大、規(guī)模較大，多為洪水期引發(fā)的水石流。工程建設破壞了原始地貌，大量增加了松散物的來源，極大增加了引發(fā)泥石流的概率。因此，對挖方、填方區(qū)、棄土區(qū)都應進行完善的壓實、攔擋措施，必要時，可采用擋土墻、土工格柵法及錨噴支護等，并做好土地平整、截水、排水、種草綠化的工作［6］。

6 結語

建設場地在山頂（脊）上，山高坡陡，原有較好的生態(tài)環(huán)境、巖土結構遭到破壞，且地質環(huán)境條件復雜，自然條件下擬建區(qū)斜坡存在崩滑的威脅。施工后，人工切坡的穩(wěn)定性較差，危險性中等，存在誘發(fā)崩塌滑坡的可能。工程建設破壞了原始地貌，大量增加了松散物的來源，也極大增加了引發(fā)泥石流的概率。工程建設較易引發(fā)地質災害的產(chǎn)生，地質災害危害對風電場址可能會構成威脅，遭受地質災害危害對風電場址的可能性較大。場地地質環(huán)境條件復雜，穩(wěn)定較差地段應在施工的同時采取地質災害危害措施，降低對風電場址可能構成的威脅。